射頻識別技術在汽車電子上的運用

張捷

摘要：針對現有汽車的安全性以及硬件浪費的問題，結合RFID射頻技術，提出一種RFID的汽車防盜與胎壓監測系統。在該系統中，利用MPXY8300兩種載波頻率的優勢，將胎壓監測系統與汽車防盜系統結合，并通過基站模塊實現不同載波頻率的通信。結果表明，通過該系統，有效實現了汽車防盜和胎壓監測兩方面的功能，也降低了成本，優化了車輛網絡。

Abstract： Aiming at the safety and hardware waste of existing cars， combined with RFID radio frequency technology， an RFID car anti-theft and tire pressure monitoring system is proposed. In this system， using the advantages of the two carrier frequencies of MPXY8300， the tire pressure monitoring system is combined with the car anti-theft system， and the communication of different carrier frequencies is realized through the base station module. The results show that through this system， the two functions of car anti-theft and tire pressure monitoring are effectively realized， the cost is also reduced， and the vehicle network is optimized.

關鍵詞：射頻識別;胎壓監測;汽車防盜

Key words： radio frequency identification;tire pressure monitoring;car anti-theft

中圖分類號：U463.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0195-02

0? 引言

伴隨著汽車行業的發展，汽車開始成為千家萬戶的必需品。但是由于車輛盜竊事件，如何加強車輛的防盜，成為當前人們和汽車生產廠商思考的重點[1-3]。因此，開發更具有安全性的汽車防盜與報警系統，是當前確保車輛防盜的重要途徑和方式。同時，在現有的防盜系統開發中，存在射頻模塊利用率不高。與此同時，根據一份數據的不完全統計，我國每年交通安全事故中，有30%的事故是由爆胎引起，且速度超過160km/h時，因爆胎導致的死亡率接近100%。由此可以看出，除對汽車進行防盜以外，同時對汽車的胎壓進行有效監控，進而避免出現這種類似的爆胎事故，是保障汽車安全的重要途徑。但長期以來，我國汽車防盜系統和胎壓監測系統屬于兩個不同的系統，且使用不同的芯片。這樣造成硬件的浪費，也容易造成系統間的干擾。因此，本研究在傳統的汽車防盜基礎上，將汽車胎壓監測與防盜系統進行整合，以此在保障汽車防盜和安全的前提下，也減少射頻模塊的硬件開銷，提高系統的集成度。

1? RFID射頻技術簡介

射頻識別（RFID，Radio Frequency Identification）技術主要是用交變磁場或者是電磁場實現信息通信，從而實現對目標的識別。RFID系統主要由三個部分構成：一是標簽。該部分主要由內置天線構成;二是讀寫器。主要用于對標簽信息的讀取;三是應用系統，主要是對相關的信息進行存儲、處理等。RFID的基本原理是通過發射天線將一定頻率的信號發送，當射頻標簽在進入到發射天線附近時會產生感應電流，此時射頻標簽被激活，并將自身編碼等信息通過發送天線發送出去。系統在接受到信息后，通過天線調節器將信息傳送給閱讀器，并通過閱讀器對信號進行解碼。最后，通過后臺主機對數據的處理，并判斷該卡是否合法，并針對判斷的結果，做出相應的指令。

2? 系統整體架構設計

系統總體結構包含基站、鑰匙和模塊和輪胎檢測三部分，具體框架見圖1所示。其中基站模塊主要負責RF信號的接收、發送，以及包含人機界面、總體控制部分以及傳送點火、門控命令網絡;在四個輪胎中，分別安裝輪胎監測模塊。通過該監測模塊，可以實時采集輪胎的壓力等參數。在或者壓力等相關參數后，再通過基站的傳輸功能將數據傳輸給后臺。而基站作為傳輸模塊，其主要的作用是對數據進行傳輸。一方面，該模塊傳輸來自輪胎方面的數據信息，一旦壓力出現異常，則觸發報警裝置;另一方面是接收鑰匙模塊的開/閉鎖信息，并驗證鑰匙合法與否。

3? 系統硬件設計與實現

3.1 輪胎模塊電路

在輪胎模塊中，主要負責數據采集、數據發射電路。采用嵌入式傳感器MPXY8300進行設計。該傳感器的優點在于低功耗，512字節和16KB閃存，同時還包含溫度傳感器、電容式壓力傳感器的接口。該傳感器的發射原理如圖2所示。

該傳感器支持兩種不同載波頻率，且可通過編程配置從而使寄存器為幅移鍵控（ASK）或頻移鍵控（FSK）調制方式。同時當電池電力不足時，該傳感器還可以提高發射部分的電壓，進而提高發射強度。

3.2 鑰匙模塊選擇

鑰匙模塊的實現采用PCF7961。該芯片為低功耗，器而具有8位MRKII架構的精簡指令集處理器。該處理器可完成射頻的發射和應答器低頻通信的認證，從而被廣泛用于機動車輛遙控防盜的裝置中。另外，該芯片還采用了快速鑒別算法，通過隨機的數字、密鑰和口令，從而使得該模塊可在短時間內鑒別。

3.3 基站模塊電路

在基站模塊電路的實現部分，主要包含低頻收發電路、射頻接收電路、MCU主控模塊等部分組成。其中射頻接收電路采用MC33596芯片，通過該芯片完成喜好度解調和解碼，然后將數據傳送給主控芯片MC9S08DZ60，進而執行數據指令。低頻收發器則采用PJF7992，該芯片提供了方便讀寫的應答器，且通過該芯片自帶的LIN串行接口可實現PJF7992和應答器兩者間的通信。

主控芯片則選擇上述的MC9S08DZ60，而之所以選擇該芯片，是因為該芯片包含兩路LIN模塊，一路通過LIN總線實現低頻收發控制;另一路LIN則與發動機電控單元連接，執行相關的數據傳送命令。

4? 系統軟件設計

4.1 發射模塊軟件的設計

在發射模塊中，當汽車處在低速或者是靜止的時候，即使其中的胎壓發生變化，那么也不會對汽車的行駛產生威脅，因此在此時則停止數據采集。而當汽車速度超過一定車速時，本文設定為25km/h為臨界值，那么此時上電，初始化配置，并啟動加速度測量，以判斷汽車的狀態。如速度大于設定的臨界值，那么進入數據采集模式，包含胎壓、溫度等。然后經過修改，再次回到加速度測量狀態。

4.2 鑰匙模塊流程

通過鑰匙模塊上的按鈕開關實現射頻信號的發送，進而用來打開或者是關閉車門。而為了提高車門的安全性，在發送數據的時候，采用滾動碼加密的方式。具體驗證流程如圖3所示。

4.3 基站模塊流程

當啟動車輛時，基站主要負責遙控門鎖，并執行相關指令。具體則是監聽鑰匙門控信息，而當鑰匙插入點火鎖并旋轉到啟動位置時，通過鑰匙中的應答器與基站進行匹配驗證，如通過驗證，則啟動車輛啟動裝置。而當車輛在發動后，此時的基站模塊則進入輪胎胎壓等的監測。

5? 結論

綜上看出，通過以上的設計，本文構建了一個完整的胎壓與車輛防盜系統。該系統不僅可實現輪胎壓力的監測，還可以實現車輛防盜報警，以此大大提高了車輛的安全性，也提高了系統的靈活性，使得該系統具備更為廣泛的擴展性。

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